搞个无电感升压电路
kuanglong72010/10/07电子技术 IP:湖北
        前几天收拾办公室,发现一块不知是谁N年前遗留的手机电池一块和LED电筒一个。电池还是镍氢1250mAh电压2.4V的,电筒是那种廉价的充电LED电筒。电池用我早年DIY的横流充充着试了试居然还是好的,但LED电筒是坏的,拆开一看原来是阻容降压和整流电路烧毁。这再次勾引出我体内废物利用的“病毒”,决定将两者合二为一做个镍氢供电LED电筒。由于白光LED的驱动电压需要3.4-3.6V,所以看来要自己做个升压电路了。
        思量再三决定给自己找点“麻烦”:
一:不用任何IC,全用分立元件搭建电路,考考自己的基本功;
二:不用电感类升压电路,借此机会了解一下电荷泵电路;
        综合考虑电路成本、可靠性、效率等因素,我最终选择了开环2倍压电荷泵升压方案。并且在此基础上设计了两个候选电路,一个是改进型分立元件多谐振荡+普通2倍压电荷泵(如图一),
2倍压电荷泵.bmp
另一个是改进型分立元件多谐振荡+交错并联2倍压电荷泵(如图二)。
并联交错2倍压电荷泵.bmp
前一个电路元件少成本低但是输出能力较差,后一个方案元件多但两路电荷泵交错并联,实际工作频率2倍于前一个电路,输出能力大幅度提高。并且为了提高可靠性我并没有在后一个方案中使用两个桥式电路,而是个用两个肖特基二极管代替了一个桥臂,这样虽然效率可能有所下降,但是可靠性大大提高。
        下面我就讲讲这两个电路的工作原理吧。两个电路的功率时钟部分是相同的,都是由R1-R6、C1、C2、Q1、Q2、D1、D2构成的改进型分立元件多谐振荡器。Q1和Q2的集电极输出一对相位相反占空比都是50%的互补时钟脉冲,分别驱动Q3-Q6构成的桥式电路的两个桥臂。R3、R4、D1、D2是用于改善时钟脉冲波形的上升沿。当Q1集电极高电位Q2集电极低电位时,开关管Q4、Q5截止,Q3、Q6导通,电源通过Q3、Q6给电容C3充电,极性是左负右正。当当Q1集电极低电位Q2集电极高电位时,开关管Q3、Q6截止,Q4、Q5导通,电源通过Q4、Q5与电容C3构成串联电路,向电容C5充电,直至C5上电压达到LED工作电压。第二的电路的区别只是Q1和Q2是各自驱动一个2倍压电荷泵,并且这两个电荷泵相位相反,但却并联在一起给电容C5充电。注意元件的选择,C3、C4要用高频的多层陶瓷电容。
        我遇到的问题也不少:
一:由于此电路的输出能力与时钟频率直接相关,所以我选的工作频率很高,约为1MHZ。这样开关损耗就增加不少。
二:Q3-Q6其实最好是用MOS管做开关管,这要效率会提高不少,但是能在2.4V就导通的低阀值MOS管很难买到。我转了几次电子市场都没找到。
三:由于元件参数的离散性,此电路两路时钟的占空比并不是精确的50%,这样也使电路输出能力进一步下降。使用金膜电阻等高精度元件倒是能有所改善,但是成本又提高不少。所以最好是有个示波器来调试。
        以上仅作为砖头扔出来,希望有兴趣的朋友一起讨论,让我能捡一两块玉回去!
来自:电子信息 / 电子技术
8
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~~空空如也
joyeep
13年8个月前 IP:未同步
260835
MOS 结电容也不小,如果用射频用的MOS 的导通阈值都比较低。

考虑IC,LTC1682, MAXIM 1912

低压 驱动LED大部分采用BOOST方案。
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kbsjfans
13年8个月前 IP:未同步
260860
呵呵不错的折腾方案!
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warmonkey
13年8个月前 IP:未同步
260862
一片LTC1044/ICL7660搞定~
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kuanglong7作者
13年8个月前 IP:未同步
260918
回 1楼(joyeep) 的帖子
射频用的MOS 电流太小,我说了不用IC和电感!
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ehco
13年8个月前 IP:未同步
260933
ICL7660 无感开关电容电荷泵
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kuanglong7作者
13年8个月前 IP:未同步
260971
请大家注意了,我不用IC电感,只用分立元件搞电容升压!
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ehco
13年8个月前 IP:未同步
260976
简单的事情复杂做,对提高基础电子运用有很大帮助。鼓励折腾!
顶!
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